タバコおよびイネの葯培養とガンマ線照射

放射線利用技術データベースのメインページへ
作成： 1997/10/26 長谷川　博データ番号　　　：020071 タバコおよびイネの葯培養とガンマ線照射目的　　　　　　：葯培養に放射線照射を組み合わせた突然変異誘発法の開発放射線の種別　　：ガンマ線放射線源　　　　：⁶⁰Co線源線量（率）　　　：0～160Gy 利用施設名　　　：大阪府立大学先端科学研究所および名古屋大学工学部照射条件　　　　：空気中応用分野　　　　：植物育種概要　　　　　　：　培養前または培養中の葯に放射線照射を行い、その後に染色体倍加を行えば、直ちにホモ突然変異系統が得られるため、育種年限の短縮化が可能になる。葯培養技術が確立しているタバコとイネにおいて葯の培養期間と放射線感受性との関係が明らかになり、本法を育種に利用するための目安となる照射線量が明らかになった。詳細説明　　　　：　　葯培養は半数体を獲得するための最も効果的な方法として多くの作物で培養技術が検討され、すでにタバコやイネなどでは育種プログラム中に取り入れられている。葯の半数体細胞(小胞子)に突然変異誘発原処理を行った後、半数体の倍加を行えば、劣性、優性方向の突然変異に関わらず突然変異形質が直ちに固定される。このように葯培養と放射線照射の組み合わせ法は、突然変異育種の年限を短縮するために有用である。　　タバコは葯培養法が初期から確立している植物で、小胞子から直接半数体植物が発育してくるのが特徴である。原著論文1はタバコ(品種Xanthi)の10～12mmの蕾から葯を採取し、25℃、連続照明下で0,10および20日間培養した後に0～160Gy(20Gy/h)のガンマ線を室温で照射し、放射線感受性を明らかにするとともに、得られた半数体植物の変異を記載したものである。ガンマ線の照射効果を葯反応率(ACR)、すなわち置床した葯の総数に対する植物体が発育した葯の数の比、を指標として調査したところ(表1 )、培養開始後10日目の葯が最も放射線感受性が高いことが認められた。表1　Anther culture response (ACR) after gamma-ray irradiation to anthers containing different developmental stages of microspores.（原論文1より引用） -------------------------------------------------------------------------------------- Days of preculture Dose(Gy) No.of anthers No.of anthers ACR(%) No.of plantlets cultured responded obtained -------------------------------------------------------------------------------------- Experiment Ⅰ 　　　　0　　　　　　　0　 120 39 32.5(100*) 219(5.6**) 2.5 172 50 29.1(89.5) 213(4.3) 5.0 178 51 28.7(88.3) 179(3.5) 10 239 72 30.1(92.6) 335(4.7) 20 195 52 26.7(82.1) 284(5.5) 40 289 82 28.4(87.4) 200(2.4) 10 0 207 113 54.6(100) 388(3.4) 2.5 204 68 33.3(61.0) 207(3.0) 5.0 195 74 37.9(69.4) 205(2.8) 10 277 62 22.4(41.0) 171(2.8) 20 345 57 16.5(30.2) 103(1.8) 40 425 46 10.8(19.8) 127(2.8) 20 0 186 98 52.7(100) 280(2.9) 2.5 208 108 51.9(98.5) 313(2.9) 5.0 190 75 39.5(75.0) 182(2.4) 10 180 58 32.2(61.1) 122(2.1) 20 251 125 49.8(94.5) 253(2.0) 40 337 120 35.6(67.6) 162(1.4) Experiment Ⅱ 0 0 159 39 24.5(100) 263(6.7) 20 145 30 20.7(84.5) 142(4.7) 40 169 23 13.6(55.5) 94(4.1) 80 172 18 10.5(42.9) 13(0.7) 160 176 19 10.8(44.1) 6(0.3) 20 0 160 88 55.0(100) 473(5.4) 20 119 38 31.9(58.0) 216(5.7) 40 128 42 32.8(59.6) 176(4.2) 80 149 30 20.1(36.5) 193(6.3) 160 171 10 5.8(10.5) 8(0.8) -------------------------------------------------------------------------------------- *Relativee another culture response(RACR). **No.of plantlets per another responded. 　相対反応率(RACR)が50%になる線量(RACRに対するRD₅₀)は培養開始後10日目の葯では8Gy、培養開始後0、20日目の葯ではともに50Gyであった。ガンマ線照射された葯から発育する半数体植物体のなかには多くの変異個体が認められ、その出現頻度も培養開始後10日目の葯に照射を行った場合が最も高かった。なお、変異個体の中には明らかに突然変異により生じたと思われる変異が含まれていた。　　一方、イネは葯培養を行うといったんカルスが生じ、そこから半数体植物が再生する点でタバコと異なっている。原著論文2はイネ(品種、日本晴)の置床前の葯、脱分化期の葯およびカルスからの再分化期にガンマ線照射(0～160Gy)を行って、各生育段階の放射線感受性を調べたものである。置床前の葯と置床後2、7日目の葯について、カルス形成率に関するRD₅₀(各生育段階の無照射区を100)はそれぞれ10、50および 160Gy以上と推察された(表2 )。表2　Effect of gamma-ray irradiation on the rate of callus formation at different stages of anther culture.（原論文2より引用） ------------------------------------------------------------------------ Irradiation stage Irradiation No.of anthers dose ------------------------- plated with callus(%) ------------------------------------------------------------------------ 0 Gy 360 4(1.1) without 2 Gy 396 4(1.0) cold 5 Gy 396 5(1.3) treatment 10 Gy 396 10(2.5) 20 Gy 396 2(0.5) Ante-culture* 0 Gy 432 142(32.9) with 2 Gy 396 131(33.1) cold 5 Gy 396 100(25.3) treatment 10 Gy 216 35(16.2) 20 Gy 360 27(7.5) ------------------------------------------------------------------------ 0 Gy 720 216(30.0) 20 Gy 720 181(25.1) 2 days** 40 Gy 720 143(19.9) 60 Gy 720 90(12.5) 80 Gy 720 62(8.6) Dedifferentiation 0 Gy 720 206(28.6) 40 Gy 720 205(28.5) 7 days** 80 Gy 720 215(29.9) 120 Gy 720 139(19.3) 160 Gy 720 129(17.9) ------------------------------------------------------------------------ *:anothers prior to plating. **:anothers at 2 days or 7 days after plating on callus induction medium. 　再分化期照射を含めた生育段階の放射線感受性を比較するために原著論文2では置床葯効率(PAE)、すなわち置床した葯の総数に対する緑色のシュートが誘導された葯の数に対する百分率、が提唱されている。PAEに関するRD₅₀は置床前の葯では6Gy、脱分化期の葯では20～25Gyであり、再分化培地へ置床後2および7日目のカルスではそれぞれ50Gyおよび50Gy以上であった(図1)。図1　Effect of irradiation at different stages of anther culture on plating anther efficiency (PAE), represented as percentages of control (no irradiation).（原論文2より引用）　カルス形成率に関して培養開始後7日目の葯は2日目の葯より放射線抵抗性を示すことは小胞子に含まれる細胞数の増加に関係することが葯の組織学的観察より明らかになった。コメント　　　　：　葯培養に限らず培養細胞(組織)の放射線感受性を明らかにすることは培養前の細胞(組織)の状態、培養条件により培養細胞の生育状態が変化すること、十分な実験個体数が一度に得られないこと等の多くの困難な点がある。従って感受性の決定は放射線育種の第1段階の最重要事項でるにも関わらず、培養細胞の放射線感受性について公表されているデータは多くない。ここで紹介した2論文はタバコとイネという葯培養法の確立した植物における葯培養のいくつかの過程における放射線感受性を決定したものであり、小胞子からカルスを経由する、しないという差異のある植物であるにもかかわらずRD50の値に大きな差がないというデータは興味深い。他の植物の葯培養を使った放射線育種にも有用な情報である。原論文１ Data source 1： Effects of gamma-ray irradiation on cultured anthers of tobacco (Nicotiana tabacum L.)---Radiosensitivity and morphological variants appearing in the haploid plants. Hiroshi HASEGAWA, Satoshi TAKASHIMA* and Akio NAKAMURA* School of Environmental Science, the University of Shiga Prefecture * Faculty of Agriculture, University of Osaka Prefecture Plant Tissue Culture Letters 12(3): 281-287. (1995) 原論文２ Data source 2： Effect of ⁶⁰Co gamma-ray iradiation at different culture stages on rice anther culture. NAKAMURA Kazuhiro and Kazumi HATTORI School of Agricultural Science, Nagoya University Breeding Science 47: 101-105. (1997) キーワード：タバコ、イネ、葯培養、ガンマ線、放射線感受性、突然変異 Tobacco, Rice, Anther culture, Gamma-ray, Radiosensitivity, Mutation 分類コード：020101, 020501
放射線利用技術データベースのメインページへ